基于可变电感双向?uk变换器的锂离子电池EIS测量激励电流生成方法

《Electronics》：Excitation Current Generation Circuit for Electrochemical Impedance Spectroscopy Measurement Based on a Variable-Inductance Bidirectional ?uk Converter for Wideband AC Excitation

　　

摘要

锂离子电池已成为电动汽车和储能系统不可或缺的重要组成部分；然而，与热失控相关的安全风险已上升为关键关注问题。传统的基于电压、电流和温度的监测方法无法在早期阶段检测到内部故障。为应对这一局限性，采用电化学阻抗谱（EIS）的主动诊断方法已得到广泛研究。本研究提出了一种基于可变电感双向?uk变换器的用于EIS测量的激励电流生成方法。所提出的电路利用电池系统中存储的能量运行，消除了对外部辅助电源提供激励能量的需求，同时在宽频率范围内产生正弦激励电流。通过纳入一阶电池等效电路模型和?uk变换器寄生元件的小信号分析，评估了系统稳定性以及关键设计参数的影响。实验结果证实了在0.1 Hz至3 kHz频率范围内正弦激励电流的生成。在一种代表性测试条件下，该原型机在3 A直流分量上叠加了峰值2 A的交流分量，从而产生正弦激励电流。这些发现验证了所提出方法作为嵌入式EIS测量专用激励电流发生器的可行性。